Published 2023 | Version v1
Journal article

Verification of the possibility to use the variational method for estimating nuclear concentration uncertainties in a burnup problem

  • 1. Kurchatov Institute NRC, Moscow (Russian Federation)

Description

Since the 1990s, various fuel burnup calculation systems have been developed that combine the program code for solving the neutron transport equation and the program code for burnup. These numerical methods are acceptable for calculating the isotopic composition of the fuel. However, to ensure the reliability of the results, it is currently necessary that the results of reactor calculations using program codes be accompanied by an assessment of all error components, since this directly affects the efficiency, economy and safety of the designed reactor plant. At present, much attention is paid to assessing the impact of uncertainties in nuclear data on the parameters of various reactor facilities. However, the influence of uncertainties in nuclear data on the main parameters (keff, reaction rates, etc.) is mainly studied using sensitivity coefficients. The transfer of errors in the input parameters of the fuel burnup problem (neutron flux density, reaction rates, etc.) to the nuclear concentrations obtained in the course of calculations was studied in a number of works. In the proposed work, for a model problem that makes it possible to obtain an analytical solution to the problem of fuel burnup, comparative calculations of nuclear concentrations and their errors, due to the error in the neutron flux density and capture reaction cross sections for 240Pu, were carried out using the analytical approach and the variational method (1% sensitivity method). There is excellent agreement between the results obtained with both methods. Also, the dependence of the error of nuclear concentrations on the number of burnup steps was studied in the work.

Abstract (Russian)

С 1990-х гг. были разработаны различные системы расчета выгорания топлива, объединяющие программный код для решения уравнения переноса нейтронов и программный код выгорания. Эти численные методы приемлемы для расчета изотопного состава топлива. Тем не менее, для обеспечения достоверности результатов в настоящее время необходимо, чтобы результаты расчетов реакторов с помощью программных кодов сопровождались оценкой всех составляющих погрешностей, так как это напрямую влияет на эффективность, экономичность и безопасность проектируемой реакторной установки. Перенос погрешностей во входных параметрах задачи выгорания топлива (плотность потока нейтронов, скорости реакций и т.д.) на получаемые в процессе расчетов ядерные концентрации исследовался в ряде работ. В предлагаемой работе решалась модельная задача изменения во времени ядерных концентраций двух нуклидов (240Pu и 241Pu) и оценивались их погрешности при задании погрешностей в плотности потока нейтронов и в сечении радиационного захвата 241Pu. Сравнивались результаты, полученные аналитически, и результаты численных расчетов по программе VisualBurnOut. Аналитические результаты для погрешностей концентраций рассчитывались через коэффициенты чувствительности, а в программе VisualBurnOut использовался метод вариации исходных данных, в иностранной литературе именуемый «1% sensitivity method», в основе которого лежит варьирование величин, заданных с погрешностями и расчет соответствующего отклика. Наблюдается практическое совпадение результатов, полученных с помощью обоих методов. Также в работе исследовалась зависимость погрешности ядерных концентраций от числа шагов по выгоранию.

Additional details

Additional titles

Original title (Russian)
Проверка возможности использования вариационного метода для оценки погрешностей ядерных концентраций в задаче выгорания

Publishing Information

Journal Title
Izvestiya Wysshikh Uchebnykh Zawedeniy, Yadernaya Energetika
Journal Issue
no.1
Journal Page Range
p. 153-161
ISSN
0204-3327

INIS

Country of Publication
Russian Federation
Country of Input or Organization
Russian Federation
INIS RN
55106139
Subject category
S22: GENERAL STUDIES OF NUCLEAR REACTORS;
Descriptors DEI
BURNUP; COMPUTERIZED SIMULATION; DATA COVARIANCES; NUCLEAR FUELS; VARIATIONAL METHODS
Descriptors DEC
CALCULATION METHODS; ENERGY SOURCES; FUELS; MATERIALS; REACTOR MATERIALS; SIMULATION

Optional Information

Notes
16 refs., 1 fig., 3 tab.